0

0
0

文字

分享

0
0
0

【Gene思書齋】後口一吞,然後呢?

Gene Ng_96
・2014/10/16 ・2212字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 502 ・六年級

日本生物學家福岡伸一指出《生命是最精彩的推理小說:一個生物學家眼中的奇妙世界生物》(生物と無生物のあいだ),生命為一種「動態的平衡狀態」,我們吃進身體的分子,會在瞬間散布至全身,之後短暫停留在某處,接著又在一瞬間離開我們的身體。換言之,我們生命體的身體並非如塑膠模型般,由靜態的零件組成的分子機械,而是成立於零件本身的動態之中(請參見〈生物與非生物之間-生命是最精彩的推理小說〉)。

生物只要是還活著,就要靠不斷地吃喝拉撒來維持「動態的平衡狀態」至到死亡。於是,比較高等一些的動物,胚胎發育時就要打通任督二…哦不…形成原腸再發育生消化道。我們人類是後口動物,也就是胚胎的第一個開口(胚孔)變成了肛門,口是後來形成的,我們用後口進食、原口排遺。不像水母,除了軟趴趴、手有毒、沒有腦,而且肛門就是口。大學時,瀉腹子時,同學之間就會說是原口在嘔吐。

從我們的後口到原口,有一段曲曲折折的各種管道,《大口一吞,然後呢?:深入最禁忌的消化道之旅》Gulp: Adventures on the Alimentary Canal)這本風趣、幽默、恢諧的好書,就要帶你從鼻子、後口一路環遊到原口。

《大口一吞,然後呢?》的譯文也很棒,把各種梗弄成台灣讀者超熟悉的。作者瑪莉‧羅曲(Mary Roach)其他有名作品還有《打包去火星:太空生活背後的古怪科學》Packing for Mars: The Curious Science of Life in the Void)、《一起搞吧!科學與性的奇異交配》Bonk: The Curious Coupling of Science and Sex)、《不過是具屍體》Stiff: The Curious Lives of Human Cadavers),以及《活見鬼:靈魂與來世的科學實驗》Spook: Science Tackles the Afterlife),都有中譯本。《大口一吞,然後呢?》基本上就像是法國科幻小說家儒勒·凡爾納(Jules Gabriel Verne,1828-1905)的《環遊世界八十天》Le tour du monde en quatre-vingt jours)、《海底兩萬哩》Vingt mille lieues sous les mers)和《地心歷險記》(Voyage au centre de la Terre)加起來的消化道版XD

為了《大口一吞,然後呢?》,瑪莉‧羅曲訪殺人兇手、瘋狂科學家、愛斯基摩人、驅魔法師(他們有時會從直腸灌入聖水)、猶太教律法專家,以及恐怖份子等等,讓我們來瞭解品嘗味道和味覺沒太大關係、如何騙貓狗吃下他們的飼料。

《大口一吞,然後呢?》提到外科醫師博蒙特(William Beaumont)和病人聖馬丁(Alexis St. Martin)之間的酸味關係,後者1822年,腸道留下了手術後永久性的孔,通過它博蒙特醫生藉此塞入各種消化和未消化的東西來研究它們的下場。揭露出古老神秘的實驗和未來科學之間的一線之差,雖然這些變態的作為在在醫學和生物學界本來就是常態。

還有諸如口水的晶瑩剔透、口腔實驗室的生涯、被活吞時該如何逃生、你吃的東西會不會反過來吃你?吃死自己的學問、消化道內的氣爆、胃腸脹氣研究史上的其他趣聞、惡臭的脹氣除了令人紛紛走避,還能做什麼?消化道是雙向道嗎?除了水母,原口可以用來進食嗎?貓王的巨結腸症以及因便祕而死的一些省思……等等變態的問題XD

《大口一吞,然後呢?》讓我們在消化道兩萬毫米環遊80分鐘的歷險記後後,從很「續嘴」的香脆食物到化成脹氣和臭屁,或者堵在腸道而便祕,讓我們見識到可口的東西如何化作令人厭惡的傢伙,並且還認識到各種體液和氣體伴隨而來詭異,明明是自己身體產生的,可是怎麼到了身體外卻成了噁心的東西。除此之外,她還探討了直腸的其他功用,例如夾帶違禁品等等。

雖然天天不停地吃喝拉撒,可是不經《大口一吞,然後呢?》這一洗禮,還真不知原來人類對我們這個後口到原口之間的歷程,所知居然是這麼矇矓,不過還是多虧了像瑪莉‧羅曲這麼變態…哦不…這麼好奇的作家,帶我們去更變態的科學家實驗室,一窺宅宅的消化道世界,後口入、原口出地嘗盡口水、胃液和米田共等等的奇妙滋味。

讀完了《大口一吞,然後呢?》,你肯定對後口到原口之間的一切略懂略懂,從今往後,連放的屁都不一樣了XD

文章難易度
Gene Ng_96
295 篇文章 ・ 24 位粉絲
來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋

0

1
0

文字

分享

0
1
0
用這劑補好新冠預防保護力!防疫新解方:長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2874字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022年歐盟、英、法、澳等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示針對台灣主流病毒株 BA.5 及 BA.2.75 具保護力。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
倍拉維
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

文章難易度
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
161 篇文章 ・ 270 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

3

5
5

文字

分享

3
5
5
我的肚子裡住了千奇百怪的居民?——腸內病毒群
羅夏_96
・2021/07/25 ・3321字 ・閱讀時間約 6 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

講到高生物多樣性的生態系,想必許多人會想到熱帶雨林。不過,要找物種繁多的生態系,其實不用大老遠到雨林,只要看看你的腸道就行了,腸道環境內也有著由眾多腸道微生物所構成的複雜生態系。說到腸道微生物,最為大眾所知的就是腸內菌了,不過既然是生態系,那就一定有腸內菌的天敵。

近期發表在 Nature Microbiology 上的研究就指出,除了腸內菌,我們的腸道還有大量專門感染細菌的病毒 – 噬菌體的存在,而且這些噬菌體大部分都是新品種(Nayfach et al., 2021)。

圖 / WIKIPEDIA

腸道微生物群

人體的腸道居住著眾多微生物,其中包括細菌、真菌和病毒。這些微生物的種類和數量都非常龐大,單看細菌,腸道內的細菌種類就多達上千種,其細胞總數可達100億。這群數量龐大且種類繁多的微生物,在我們的腸道內構建出極其複雜的生態系統,而這個生態系統也與我們的健康息息相關(Nayfach et al., 20201)。

最初人們以為腸道微生物的功能,只是協助消化食物。不過近來發現,腸道微生物對人體可謂影響深遠,從免疫、消化到神經等,都會受到腸道微生物的影響。在免疫的部分,腸道中的益生菌在抑制壞菌生長的同時,也會分泌細胞因子,協助免疫細胞辨識並消滅壞菌;消化的部分,腸內菌不僅可以製造一些人體所需的維生素,同時也能協助代謝一些我們無法消化的物質;神經方面的影響就更有趣了,我們的大腦與腸道是密切聯繫的,而這個聯繫被稱為「腸腦軸」。近來發現,腸內菌可以透過交感神經與大腦溝通,進而影響到人的行為與情緒4。總之,隨著對腸內菌的研究越多,人們就越發現牠們對人體健康是如此的重要。

细菌, 沙门氏菌, 病原体, 疾病, 电子显微镜, 科学, 放大率, 大肠菌群, 肠杆菌, 大肠埃希菌, 感染
人體內的細菌示意圖。圖 / Pixabay

目前科學家對腸道微生物中的「細菌」研究最多,但正如前文所述,腸道是個複雜的生態系統,裡面可不只有細菌。事實上,我們的腸道內也有大量的病毒棲息著,而這些病毒也可能與我們的健康息息相關。因此,近期發表在 Nature Microbiology 上的研究就使用總體基因體學[註1],對腸內病毒群進行大規模的定序分析,期望更了解這些在我們體內的陌生「鄰居」們(Lynch et al., 2016)。

除了細菌,腸道內也充滿著的病毒

研究團隊首先從總體基因體學的公開資料庫中,選擇了 11,810 筆人類糞便樣本的定序結果,這些資料分別來自 61 個不同的研究,其中的樣本包含了 24 個不同國家的人,而受試者包含了多種年齡、生活模式和疾病狀態。

對這些總體基因體學的數據進行初步分析後,研究人員從中找出了 189,680 個與病毒相關的基因組,進一步分析顯示這些基因組涉及 54,118 種病毒。在與所有的病毒數據庫比對後,他們發現這其中 92% 的病毒是新種,而這些病毒能編碼出超過 45 萬種不同的蛋白質。

另外研究人員也發現,這 5 萬多種病毒中,超過 75% 都是噬菌體,而這與先前不少人類腸道總體基因體學的研究結果吻合。不過這個結果倒沒有讓研究團隊太意外,畢竟噬菌體是專門感染細菌的病毒,做為細菌的天敵,出現在有大量細菌生活的的腸道生態系統中,實屬正常。

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/56/Tevenphage.svg/1280px-Tevenphage.svg.png
典型的噬菌體結構。圖 / WIKIPEDIA

在知道大部分的病毒為噬菌體後,研究團隊接著想了解這些噬菌體的主要獵物是哪些細菌?而他們分析的方法,是通過比較細菌體內的 CRISPR 序列和噬菌體的 DNA 序列。

細菌的免疫機制:CRISPER 序列

CRISPR 是細菌的免疫機制,可記住曾經來犯的噬菌體。當噬菌體入侵細菌後,會將自己的 DNA 注入到細菌中,並佔用細菌的生化工廠來大量複製自己。而當複製完成後,有些兇狠的噬菌體還會使細菌破裂,讓自己能快速散播出去!

不過有些細菌在僥倖存活後,會挑選一段噬菌體的 DNA 序列,並將該序列插到自己的 CRISPR 序列中,以此將這個噬菌體的特徵記錄下來。當該噬菌體再來犯時,細菌就能依靠CRISPR序列快速認出並破壞噬菌體的 DNA ,提高自身的存活率。

http://pansci.asia/wp-content/uploads/2019/04/3247a9951e0530f0a7a195e2c6bebd77-560x791.jpg
CRISPR運行的示意圖。圖 / 延伸閱讀:人體基因編輯是在編什麼?五分鐘搞懂基因神剪 CRISPR

延伸閱讀:人體基因編輯是在編什麼?五分鐘搞懂基因神剪 CRISPR

而在分析腸內菌體內的 CRISPR 序列後,研究人員發現這些腸內噬菌體絕大部分的獵物是厚壁菌門Firmicutes)和擬桿菌門Bacteroidetes)。這個結果也沒讓他們太意外,畢竟厚壁菌門和擬桿菌門在整體腸內菌中是佔比最大的 (約佔80%),噬菌體以牠們為目標非常正常。

不過研究團隊在分析噬菌體的亞種後,倒發現了一個讓他們想不到的結果,那就是這些亞種有著明顯的地理分布。例如 2014 年發現的神秘噬菌體 crAssphage(Dutilhet al., 2014),在亞洲很普遍,但在歐洲和北美的糞便樣本中很少見或不存在。研究人員推測,這可能是由於這個病毒亞種只在特定人口中有局部擴張。

前文提到,這些腸內病毒能編碼出 45 萬種不同的蛋白質。但當研究人員深入分析後,發現這其中有 45% 的蛋白質與現有的病毒數據資料庫不匹配,甚至有 75% 的蛋白質其功能是未知的。這些結果都顯示了,人類對這些居住在我們腸道內的病毒是多麼地陌生,也揭示了未來對腸內病毒群的研究,充滿著許多潛力。

CrAssphage Virion.png
crAssphage示意圖。圖 / 維基百科

腸內病毒群與我們的關係

那這個研究的結果,能提供我們甚麼訊息呢?研究團隊表示,這個發現有助於發展噬菌體療法7。噬菌體療法是將噬菌體用於治療細菌感染的方法,由於噬菌體只會感染細菌,對人體不會有影響,因此不少科學家將其視為抗生素治療的替代方案。

越來越多的研究指出腸道微生物對健康的重要性,因此科學家們也嘗試不同的方法如飲食控制、食用益生菌甚至是糞便移植,來調整人體的腸道微生物群,希望能改善人體健康,而噬菌體療法或許是這個目標的候選方法。噬菌體療法不僅能用噬菌體精準地攻擊腸道中的致病菌群,等到我們對腸內菌和腸內病毒有更多了解後,或許就有能力使用噬菌體對腸內菌群進行精準的控制。

電子顯微鏡下噬菌體與細菌細胞接觸。圖 / 維基百科

不過要注意的是,雖然人類腸道中的微生物生態系統是目前被科學家研究最多的,但 70% 生活在此的微生物其實都無法在實驗室中培育,若無法培育,我們就很難對其有更深入的了解。而這篇研究的資料就表明,腸內病毒群的多樣性不僅遠超我們想像,而且仍有許多未知的病毒仍有待我們去發現與研究。要對人體腸道中的所有微生物進行分類和分離,我們還有一段很長的路要走。

或許未來,這些生活在我們腸道中的病毒將不再是陌生的鄰居,而是協助並提升我們的健康的好夥伴~

註釋

  1. 總體基因體學:是一門直接取得環境中所有遺傳物質的研究。早期研究微生物基因體的方式是將環境中的基因 DNA 或 RNA 轉殖到大腸桿菌內,利用複製選殖方式,分析在自然環境中的特定基因多樣性。但是,由於絕大多數的微生物基因並不是合複製選殖的方法,因此這種方法會遺失環境中大量的微生物基因。而隨著 DNA 定序技術的進步與成本的降低,讓直接定序環境中 DNA 的方法得以實現,也讓科學家更能了解環境中的微生物多樣性。

參考資料

  1. Nayfach, S., Páez-Espino, D., Call, L. et al. Metagenomic compendium of 189,680 DNA viruses from the human gut microbiome. Nat Microbiol (2021).
  2. Gut microbiota
  3. Lynch SV, Pedersen O. The Human Intestinal Microbiome in Health and Disease. N Engl J Med. 2016 Dec 15;375(24):2369-2379.
  4. 腸腦軸
  5. 噬菌體
  6. Dutilh, B., Cassman, N., McNair, K. et al. A highly abundant bacteriophage discovered in the unknown sequences of human faecal metagenomesNat Commun 5, 4498 (2014).
  7. 噬菌體治療

所有討論 3
羅夏_96
52 篇文章 ・ 530 位粉絲
同樣的墨跡,每個人都看到不同的意象,也都呈現不同心理狀態。人生也是如此,沒有一人會體驗和看到一樣的事物。因此分享我認為有趣、有價值的科學文章也許能給他人新的靈感和體悟

1

8
0

文字

分享

1
8
0
五花八「門」——各種肛門的特異功能
阿咏_96
・2021/07/24 ・2618字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

一般說到肛門,我們常常會用其他詞來表示,例如「後庭」、「菊花」等等,好像是一個「不可說」的部位一樣,平常和別人聊天時,萬一有人脫口而出它的名字,當下就會想立馬播放「最怕~空氣突然安靜~」尷尬的氣氛幾乎可以讓人窒息。

但很多人不知道的是,「肛門」在演化上有很重要的意義,也跟我們的起源有很大的關係。平常不好提沒關係,我們今天就要來大談特談肛門的厲害!

一切才「肛」開始

看到標題先別驚訝,這個故事要從胚胎時期講起,最早期的胚胎稱為「囊胚 (Blastula) 」後來發育成「原腸胚」時,會形成胚孔 (Blastopore) ,而這個開口之後發育成我們的肛門,因此人類屬於「後口動物 (Deuterostome)」,也就是嘴巴是後來形成的,並非由胚孔發育而來,相反的,胚孔之後發育成嘴巴的,稱為「原口動物 (Protostomia)」;而後口動物除了我們脊索動物門(Chordata) 之外,也包含棘皮動物門 (Echinodermata) ,例如海星,以及有「超強肛門」的海參(至於牠的肛門到底有多厲害,看到最後一段就知道了)。

原口動物與後口動物胚胎發育過程的差異。圖/ Wikimedia common

有肛門?沒肛門?

以人類來說,我們將食物從嘴巴送入體內,中間經過消化系統的處理,最後食物殘渣從肛門排出體外;那現在想像一下,如果消化道的尾端沒有像肛門這樣的開口,殘留的食物便會逆流而上,從原本進食的地方排出去⋯⋯沒錯!從人類的角度來看或許會覺得怪怪的,但數億年前,許多在海裡生活的生物都是只有單一開口,由同一個地方進食、排出殘渣,在現存的生物中,例如海葵、珊瑚等,牠們在進食時一次吃一團食物,然後再從同一個孔排出去,也因此這些生物的消化囊就像是假日大賣場的單道停車場,因為空間有限,必須一進一出才能再進,攝取進體內的量便有一定的限制。

海葵的肛門。圖 / flickr

肛門的出現,就像是把停車場變成了高速公路,有了交流道之後,生物不需要等上一餐排出去才能繼續吃,而能夠一餐接著一餐,而且消化道變長之後,逐漸分隔成不同區域,各自具有獨特的微生物相,也形成能吸收不同的營養,讓生物能夠從攝食中獲取養份的效率提高,與生物的體型變大、變長以及移動方式的改變也有密切的關係。

酷肛門!

在了解肛門在生物體中的重要程度後,如果你以為肛門只能把食物殘渣排出去,那就太小看它了~接著我們來聊聊世界上百百款的肛門吧!

首先,有些動物的消化道、生殖器和泌尿道的末端合併成一個開口,稱為泄殖腔(cloaca) ,能夠排出糞便、尿液、卵子或精子,像是鳥類、兩棲爬蟲類都有這樣的構造,泄殖腔有時候很方便,譬如雌鳥在和不喜歡的雄鳥交配的時候,就能夠輕鬆地將精子排出去。至於為什麼有些動物的生殖孔和肛門是分開的,但位置卻很接近,這又是另一個故事了。

鳥類的泄殖腔。圖 / Judi Lapsley Miller 

除了泄殖腔外,前面提到海參有「最強肛門」,這不是亂說的,因為海參的肛門不只是一個排廢物的出口,還能作為牠的第二張嘴,可以吞食一些藻類,金價ㄟ「後庭進食」就是海參啦!除此之外,海參消化道的末端旁分出一對樹枝狀的器官,稱為呼吸樹 (respiration tree),可以透過肛門肌肉收縮,將海水吸進體內,藉由吸收海水中的氧氣進行氣體交換,也就是用肛門呼吸(屁之呼吸啾4尼啦~)。

如果你覺得肛門可以進食和呼吸還不夠看,那接著更猛的是——肛門還可以發動攻擊。海參體內有一個防禦器官稱為「居為業小管 (Cuverian tubules)」,在遭受機械刺激時,會從肛門排出一種白色細絲,這些細絲在海水中會變長,與其他物體接觸時還會變得黏黏的,可以用來纏住捕食者,而且對某些魚類來說是有毒的。

除此之外,有些海參的肛門還有「肛齒 (anal teeth) 」,顧名思義就是長在肛門的牙齒,可以避免一些不請自來的生物,在牠的後庭來去自如;但是其實也有生物能夠自由進出海參的肛門,例如隱魚 (pearlfish) ,牠們不會被居為業小管攻擊,而且也對海參排出的毒素有較強的抵抗力,所以當海參張開肛門呼吸時,有時候你可以看到在裡面蠕動的隱魚們 say hi~,正所謂「全家就是你家,你的肛門就是我家啦!」

最後也是我覺得最酷的是,不是所有生物的肛門都像便利商店一樣 24 小時營業的,2019 年的一篇研究發現有一類櫛水母 Mnemiopsis leidyi 的肛門在排便的時候出現,之後就消失了,而重複排便間隔的時間長短則和體型大小有關,例如幼體約十分鐘、成體一小時左右,換句話說,這是一種「間歇性肛門」,科學家們認為這個發現對肛門演化過程有很大的幫助,若繼續深入研究,有機會找到永久性肛門是如何演化出來的。

關於肛門的故事,大概可以聊個三天三夜,例如肛門的演化也是非常精彩,下次當你提到肛門,但旁邊的人露出「假裝不認識你」的表情時,就可以跟他解釋肛門有多偉大、介紹那些超酷的肛門,然後他就會⋯⋯(自行想像)

參考資料

  1. Nielsen, C., Brunet, T., & Arendt, D. (2018). Evolution of the bilaterian mouth and anus. Nature ecology & evolution, 2(9), 1358-1376.
  2. Hejnol, A., & Martín-Durán, J. M. (2015). Getting to the bottom of anal evolution. Zoologischer Anzeiger-a Journal of Comparative Zoology, 256, 61-74.
  3. What is Deuterostomes?
  4. Superphylum Deuterostomia
  5. Dean, R., Nakagawa, S., & Pizzari, T. (2011). The risk and intensity of sperm ejection in female birds. The American Naturalist, 178(3), 343-354.
  6. Parmentier, E., & Vandewalle, P. (2005). Further insight on carapid—holothuroid relationships. Marine Biology, 146(3), 455-465.
  7. Flammang, P., Ribesse, J., & Jangoux, M. (2002). Biomechanics of adhesion in sea cucumber Cuvierian tubules (Echinodermata, Holothuroidea). Integrative and Comparative Biology, 42(6), 1107-1115.
  8. Ru, X., Zhang, L., Liu, S., & Yang, H. (2020). Plasticity of respiratory function accommodates high oxygen demand in breeding sea cucumbers. Frontiers in physiology, 11, 283.
  9. Jaeckle, W. B., & Strathmann, R. R. (2013). The anus as a second mouth: anal suspension feeding by an oral deposit‐feeding sea cucumber. Invertebrate Biology, 132(1), 62-68.
  10. Tamm, S. L. (2019). Defecation by the ctenophore Mnemiopsis leidyi occurs with an ultradian rhythm through a single transient anal pore. Invertebrate Biology, 138(1), 3-16.
  11. The Body’s Most Embarrassing Organ Is an Evolutionary Marvel

泄殖腔親吻是什麼?一起看影片了解吧!

所有討論 1